基于非线性建模开关磁阻电机dtc系统研究

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1、电气传动2014年第44卷第4期ELECTRICDRIVE2014Vol.44No.4基于非线性建模的开关磁阻电机DTC系统研究王勉华，黄富烽（西安科技大学电气与控制工程学院，陕西西安710054）摘要：开关磁阻电机具有优异的调速控制性能，但其转矩脉动问题极大地限制了它的发展和推广。阐述了开关磁阻电机（SRM）直接转矩控制（DTC）策略和快速非线性建模方法的原理及实现方法，给出了多种非线性建模的仿真比较。并通过建立快速而准确的非线性模型，实现了对实时转矩的测量和反馈，从而省去了昂贵的转矩传感器，进而降低系统成本。仿真结果表明，在考

2、虑了非线性建模的因素后，直接转矩控制方法的转矩脉动抑制效果明显，进一步提高了系统的动、静态性能。关键词：开关磁阻电机；非线性建模；直接转矩控制中图分类号：TM352文献标识码：AResearchonDTCMethodforSwitchedReluctanceMotorwithNonlinearModelingWANGMian⁃hua，HUANGFu⁃feng（SchoolofElectricalandControlEngineering，Xi’anUniversityofScienceandTechnology，Xi’an7100

3、54，Shaanxi，China）Abstract:Switchedreluctancemotorhasexcellentspeedcontrolperformance，butitstorquerippleproblemgreatlylimitsitsdevelopmentandpromotion.Thestrategiesofdirecttorquecontrol（DTC）andnonlinearmodelingwhichisappliedtoswitchedreluctancemotor（SRM）waspresented.Av

4、arietyofnonlinearmodelingsimulationcomparisonwasgiven.Withtheestablishmentoffastandaccuratenonlinearmodel，itwasachievedthatthereal⁃timetorquemeasurementandfeedback.Thustheneedforexpensivetorquesensorwaseliminated，therebyreducingsystemcost.Thesimulationresultsverifytha

5、t，inconsideringthenonlinearmodelingfactorsonDTCstrategy，theeffectoftorqueripplerestrainingwasobvious.Thesystemdynamicandstaticperformancewasfurtherimproved.Keywords:switchedreluctancemotor（SRM）；nonlinearmodeling；directtorquecontrol（DTC）高。而采用快速非线性建模方法，可以快速准确1引言地计算出实时转矩

6、，从而省去转矩传感器，进而开关磁阻电机（SRM）在调速与控制性能上降低成本，具有十分重要的现实意义。可与直流调速系统相媲美，不仅调速范围广，可本文选取目前较为成熟的直接转矩控制技控性强，且有交流调速系统的结构坚固，工作可术为基本控制方法，结合具有较高准确度的快速［1］靠等优点，是极具潜力的新一代交流调速电机。非线性建模方法，进行了相关仿真研究。仿真结然而，SRM的另一大特点是转矩脉动大。这是由果表明，转矩脉动的抑制效果确有明显提高，达于其磁路的饱和非线性及特殊的工作方式决定到了预期的目标。的。目前主流的抑制脉动方法，都是从控制的角

7、2SRM的数学模型度入手。而磁链模型是SRM性能计算的基础，以建立快速而准确的磁链模型为基础的SRM仿真SRM的数学模型可用以下几组方程表示：和控制，在理论上可以提高转矩脉动的抑制效U=ir+dΨ（1）dt果。此外，在实际电机控制时，实时转矩反馈通i′常采用昂贵的转矩传感器实现，使系统的成本较W=0Ψdi（2）基金项目：国家自然科学基金资助（51307137）作者简介：王勉华（1953-），男，教授，Email：xkwang_mh@163.com6王勉华，等：基于非线性建模的开关磁阻电机DTC系统研究电气传动2014年第44卷第

8、4期′

9、置，θ1为转子极前沿与定子极前沿重合位置，θhr为Te=¶W

10、

11、（3）¶θ

12、转子极前沿与定子极中心线的重合位置，θa为定i=constdω转子极对齐位置。在中间区域用线性函数，在不Te=J+Dω+TL（4）dt对齐位置和对齐位置附近用Frö